一種鋁合金固化防銹膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金固化防銹膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅烷由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)、無毒環(huán)保、成本低、相容性好等特點(diǎn)開始被人們應(yīng)用于金屬防腐領(lǐng)域。硅烷經(jīng)過水解可以與金屬基體緊密的結(jié)合，在表面形成致密的膜層，對金屬有良好的保護(hù)效果。但是當(dāng)硅烷膜本身多孔，對腐蝕介質(zhì)侵蝕抵抗力比較弱，在腐蝕環(huán)境中，C1-等特別容易沿這些缺陷發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物在界面處的堆積會(huì)使界面形成應(yīng)力區(qū)，造成膜層的剝離脫落，這樣硅烷膜一旦遭到破壞，無法進(jìn)行自修復(fù)，很容易造成金屬基體的腐蝕。研究發(fā)現(xiàn)通過在硅烷膜中摻雜無機(jī)納米粒子和具有自修復(fù)功能的物質(zhì)(如Ce、La等稀土金屬離子)制備有機(jī)-無機(jī)硅烷復(fù)合膜，可以有效的防止硅烷復(fù)合膜的這些缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種鋁合金固化防銹膜及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種鋁合金固化防銹膜，它是由下述重量份的原料組成的:
鈦酸丁酯10-12、硫酸鋁1.6-2、肌醇六磷酸酯3-4、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物100-110、多壁碳納米管3-5、硝酸鈰0.8-1、聚四氟乙烯0.08-0.1、乙氧基化烷基硫酸銨0.3-1、十二烯基丁二酸酐2-3、羧酸甘油酯0.7-1、三羥甲基丙烷0.3-1。
[0005]一種所述的鋁合金固化防銹膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述十二烯基丁二酸酐加入到其重量10-13倍、30-35%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入羧酸甘油酯，升高溫度為70-80°C，保溫?cái)嚢?-10分鐘，得防銹液a ;
(2)將上述肌醇六磷酸酯加入到10-12倍水中，攪拌溶解，加入硫酸鋁，在50-60°C下保溫?cái)嚢?0-30分鐘，得防銹液b ;
(3)將上述防銹液a、防銹液b混合，加入乙氧基化烷基硫酸銨，200-300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-10分鐘，得防銹乳液；
(4)上述雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物與去離子水、無水乙醇按1-2:3-4:90-100的體積比混合，超聲分散10-20分鐘，加入冰醋酸，調(diào)節(jié)ΡΗ為4_5，在20-30°C下保溫46-50小時(shí)，得偶聯(lián)劑溶液；
(5)將上述硝酸鈰加入到其體積200-300倍、4-6%的乙醇溶液中，超聲1_2分鐘，加入上述防銹乳液，繼續(xù)超聲2-3分鐘，為稀土防銹醇液；
(6)將上述鈦酸丁酯與無水乙醇、乙酸按1-2:25-30:2-3的體積比混合，攪拌均勻，滴加上述稀土防銹醇液，滴加完畢后陳化20-24小時(shí)，得二氧化鈦溶膠；
(7)將上述聚四氟乙烯、多壁碳納米管混合加入到電阻爐中，在480-500°C下加熱反應(yīng)5-6小時(shí)，冷卻出爐，將產(chǎn)物水洗、烘干，得氟化碳納米管；
(8)將上述三羥甲基丙烷加入到80-100倍無水乙醇中，攪拌均勻，加入氟化碳納米管，超聲17-20分鐘，與上述偶聯(lián)劑溶液、二氧化鈦溶膠混合，加入剩余各原料，攪拌均勻，在75-80°C下蒸餾1-2小時(shí)，冷卻即得。
[0006]所述的一種鋁合金固化防銹膜成型液，該鋁合金固化膜成型液的使用方法為:
(1)將鋁合金用碳化硅砂紙打磨后，再用0.5 μπι的金剛石研磨膏拋光，之后依次用丙酮、乙醇、水三種溶劑超聲清洗，將清洗好的樣品分別在1.8-2%Na0H溶液及4-5%的HN03溶液中進(jìn)行處理，最后用去離子水超聲清洗，氮?dú)飧稍飩溆茫?br> (2)將處理好的鋁合金用浸漬法在上述溶液中提拉成膜，成膜后送入干燥箱中，115-120°C下固化110-120min，即得固化膜。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明加入的碳納米管化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，其C-C單鍵是自然界中最穩(wěn)定的化學(xué)鍵，能夠有效的提高基材表面涂膜的耐蝕性和機(jī)械性能；
本發(fā)明加入了稀土硝酸鹽，經(jīng)鈍化形成的氧化物和氫氧化物可以與有機(jī)硅烷的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成協(xié)同作用，與碳納米管、二氧化碳形成致密的涂層，有效的抑制了陰極去極化反應(yīng)和陽極溶解反應(yīng)，降低了腐蝕速率，起到良好的防護(hù)作用；
本發(fā)明中二氧化鈦的加入使硅烷復(fù)合膜的致密性增加，有效的阻止了 C1-、H20和02等腐蝕離子的侵蝕，能夠抑制腐蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散，由于小孔阻塞效應(yīng)，阻止腐蝕的進(jìn)一步發(fā)生，這是因?yàn)橐徊糠諸1H基團(tuán)將會(huì)和金屬表面的羥基、S1-OH發(fā)生反應(yīng)，在鋁合金基體表面協(xié)同吸附，這就有效的增強(qiáng)了膜層與基體的結(jié)合力，克服了單純硅烷膜易于在基體表面剝離的缺點(diǎn)；
本發(fā)明在多壁碳納米管表面生成了 C-F鍵，可以改善與二氧化鈦粒子在涂膜中的分散性，有效的降低團(tuán)聚，同時(shí)還可以提高涂膜表面的抗水性；
本發(fā)明的復(fù)合膜對鋁合金基體具有優(yōu)異的保護(hù)性能，可以有效抑制陽極溶解反應(yīng)，多壁碳納米管可以與二氧化鈦、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的官能團(tuán)結(jié)合成鍵，起到了增加膜的致密性，提高了涂膜的穩(wěn)定性的效果，可以有效的阻止腐蝕介質(zhì)的浸入，從而提尚抗腐蝕性能。
[0008]本發(fā)明的固化膜加入了防銹乳液，可以明顯提高固化膜表面的防銹效果，提高鋁合金的壽命，降低腐蝕損耗。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種鋁合金固化防銹膜，它是由下述重量份的原料組成的:
鈦酸丁酯10、硫酸鋁1.6、肌醇六磷酸酯3、雙(γ三乙氧基硅基丙基)四硫化物100、多壁碳納米管3、硝酸鈰0.8、聚四氟乙烯0.08、乙氧基化烷基硫酸銨0.3、十二烯基丁二酸酐2、羧酸甘油酯0.7、三羥甲基丙烷0.3。
[0010]一種所述的鋁合金固化防銹膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述十二烯基丁二酸酐加入到其重量10倍、30%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入羧酸甘油酯，升高溫度為70°C，保溫?cái)嚢?分鐘，得防銹液a ;
(2)將上述肌醇六磷酸酯加入到10倍水中，攪拌溶解，加入硫酸鋁，在50°C下保溫?cái)嚢?0分鐘，得防銹液b ;
(3)將上述防銹液a、防銹液b混合，加入乙氧基化烷基硫酸銨，200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，得防銹乳液；
(4)上述雙(γ三乙氧基硅基丙基)四硫化物與去離子水、無水乙醇按1:3:90的體積比混合，超聲分散10分鐘，加入冰醋酸，調(diào)節(jié)ΡΗ為4，在20°C下保溫46小時(shí)，得偶聯(lián)劑溶液；
(5)將上述硝酸鈰加入到其體積200倍、4%的乙醇溶液中，超聲1分鐘，加入上述防銹乳液，繼續(xù)超聲2分鐘，為稀土防銹醇液；
(6)將上述鈦酸丁酯與無水乙醇、乙酸按1:25:2的體積比混合，攪拌均勻，滴加上述稀土防銹醇液，滴加完畢后陳化20小時(shí)，得二氧化鈦溶膠；
(7)將上述聚四氟乙烯、多壁碳納米管混合加入到電阻爐中，在480°C下加熱反應(yīng)5小時(shí)，冷卻出爐，將產(chǎn)物水洗、烘干，得氟化碳納米管；
(8)將上述三羥甲基丙烷加入到80倍無水乙醇中，攪拌均勻，加入氟化碳納米管，超聲17分鐘，與上述偶聯(lián)劑溶液、二氧化鈦溶膠混合，加入剩余各原料，攪拌均勻，在75°C下蒸餾1小時(shí)，冷卻即得。
[0011]所述的一種鋁合金固化防銹膜成型液，該鋁合金固化膜成型液的使用方法為:
(1)將鋁合金用碳化硅砂紙打磨后，再用0.5 μπι的金剛石研磨膏拋光，之后依次用丙酮、乙醇、水三種溶劑超聲清洗，將清洗好的樣品分別在1.8%Na0H溶液及4%的HN03溶液中進(jìn)行處理，最后用去離子水超聲清洗，氮?dú)飧稍飩溆茫?br> (2)將處理好的鋁合金用浸漬法在上述溶液中提拉成膜，成膜后送入干燥箱中，115°C下固化llOmin，即得固化膜。
[0012]性能測試:
彎曲粘性:
用本發(fā)明的固化膜成型液處理鋁合金片材，固化成膜后，將鋁片對折彎曲60度，用粘性膠帶剝離彎曲部分3次，在X20放大鏡下檢測剝離程度，結(jié)果無裂紋；
將固化成膜后的鋁合金片材在沸水中浸泡1小時(shí)，在室溫下放置24小時(shí)，然后將鋁片對折彎曲60度，用粘性膠帶剝離彎曲部分3次，在X20放大鏡下檢測剝離程度，結(jié)果無裂紋；
耐腐蝕性:
用本發(fā)明的固化膜成型液處理鋁合金片材，固化成膜后，將該材料橫向切開，進(jìn)行噴灑試驗(yàn)，所用試劑為濃度為5%的氯化鈉溶液，試驗(yàn)時(shí)間300小時(shí)，測量在切割線一側(cè)形成的鼓泡寬度，結(jié)果鼓泡寬度為0 ;
將固化成膜后的鋁合金片材浸泡在濃度為5%的氯化鈉溶液中，浸泡300小時(shí)，材料表
面基本無變化，浸泡400小時(shí)，邊緣出現(xiàn)極少量銹斑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁合金固化防銹膜，其特征在于它是由下述重量份的原料組成的: 鈦酸丁酯10-12、硫酸鋁1.6-2、肌醇六磷酸酯3-4、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物100-110、多壁碳納米管3-5、硝酸鈰0.8-1、聚四氟乙烯0.08-0.1、乙氧基化烷基硫酸銨0.3-1、十二烯基丁二酸酐2-3、羧酸甘油酯0.7-1、三羥甲基丙烷0.3-1。2.一種如權(quán)利要求1所述的鋁合金固化防銹膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將上述十二烯基丁二酸酐加入到其重量10-13倍、30-35%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入羧酸甘油酯，升高溫度為70-80°C，保溫?cái)嚢?-10分鐘，得防銹液a ; (2)將上述肌醇六磷酸酯加入到10-12倍水中，攪拌溶解，加入硫酸鋁，在50-60°C下保溫?cái)嚢?0-30分鐘，得防銹液b ; (3)將上述防銹液a、防銹液b混合，加入乙氧基化烷基硫酸銨，200-300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-10分鐘，得防銹乳液； (4)上述雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物與去離子水、無水乙醇按1-2:3-4:90-100的體積比混合，超聲分散10-20分鐘，加入冰醋酸，調(diào)節(jié)ΡΗ為4_5，在20-30°C下保溫46-50小時(shí)，得偶聯(lián)劑溶液； (5)將上述硝酸鈰加入到其體積200-300倍、4-6%的乙醇溶液中，超聲1_2分鐘，加入上述防銹乳液，繼續(xù)超聲2-3分鐘，為稀土防銹醇液； (6)將上述鈦酸丁酯與無水乙醇、乙酸按1-2:25-30:2-3的體積比混合，攪拌均勻，滴加上述稀土防銹醇液，滴加完畢后陳化20-24小時(shí)，得二氧化鈦溶膠； (7)將上述聚四氟乙烯、多壁碳納米管混合加入到電阻爐中，在480-500°C下加熱反應(yīng)5-6小時(shí)，冷卻出爐，將產(chǎn)物水洗、烘干，得氟化碳納米管； (8)將上述三羥甲基丙烷加入到80-100倍無水乙醇中，攪拌均勻，加入氟化碳納米管，超聲17-20分鐘，與上述偶聯(lián)劑溶液、二氧化鈦溶膠混合，加入剩余各原料，攪拌均勻，在75-80°C下蒸餾1-2小時(shí)，冷卻即得。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金固化防銹膜成型液，其特征在于該鋁合金固化膜成型液的使用方法為: (1)將鋁合金用碳化硅砂紙打磨后，再用0.5 μπι的金剛石研磨膏拋光，之后依次用丙酮、乙醇、水三種溶劑超聲清洗，將清洗好的樣品分別在1.8-2%NaOH溶液及4-5%的HN03溶液中進(jìn)行處理，最后用去離子水超聲清洗，氮?dú)飧稍飩溆茫?(2)將處理好的鋁合金用浸漬法在上述溶液中提拉成膜，成膜后送入干燥箱中，115-120°C下固化110-120min，即得固化膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金固化防銹膜，它是由下述重量份的原料組成的：鈦酸丁酯10-12、硫酸鋁1.6-2、肌醇六磷酸酯3-4、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物100-110、多壁碳納米管3-5、硝酸鈰0.8-1、聚四氟乙烯0.08-0.1、乙氧基化烷基硫酸銨0.3-1、十二烯基丁二酸酐2-3、羧酸甘油酯0.7-1、三羥甲基丙烷0.3-1。本發(fā)明的固化膜加入了防銹乳液，可以明顯提高固化膜表面的防銹效果，提高鋁合金的壽命，降低腐蝕損耗。
【IPC分類】C23C22/34
【公開號(hào)】CN105331964
【申請?zhí)枴緾N201510633017
【發(fā)明人】江愛民
【申請人】安徽瑞林汽配有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月29日